凝胶基仿生人工肌肉的输出力特性改善工艺与机理

在电致动凝胶基仿生人工肌肉产生输出力时,经常会出现“输出力震颤行为”,这严重影响了仿生人工肌肉的输出力特性和驱动平稳性。因此,文中基于冻干工艺的3种影响因素(丙三醇添加量、氯化钙交联浓度和冷冻温度),对海藻酸钠凝胶基仿生人工肌肉的输出力特性及震颤行为进行了对比研究,并深入分析了它们对输出力特性的改善机理。结果表明,在保湿剂丙三醇为3 mL时,仿生人工肌肉输出力最大为5.78 mN;氯化钙交联浓度为1%时,输出力最大为6.09 m N;冷冻温度为-60℃时,输出力达到最大值6.76 mN、输出力震颤幅度为0.4 mN,约为丙三醇0 mL时的1.29倍,氯化钙浓度为2%时的0.3倍;输出力震颤频率为1次,约为丙三醇3 mL和氯化钙交联浓度5%时的0.3倍。所以,冻干工艺的冷冻温度是影响仿生人工肌肉输出力特性及震颤行为的最关键因素,且最佳冷冻温度为-60℃。